海洋潮汐电磁场正演模拟及误差分析

来源 :第十三届中国国际地球电磁学术讨论会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sf45df
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海洋潮汐电磁场具有场源分布明确稳定,空间频谱丰富等特点,相关研究表明该信号可以有效反演出全球海洋岩石圈及上地幔一维层状电性结构(Grayver et al.,2016).有理由认为这种信号的海底观测能为区域海洋岩石圈及俯冲带构造提供新的电性约束.目前相关模拟工作多基于积分方程法研究全球一维层状结构,但对三维区域结构而言,有限差分法更加灵活.本文将采用球坐标系下的三维交错网格有限差分法,分别在全球和区域尺度下模拟海洋潮汐电磁信号,并利用Multi-Resolution网格离散方法为了提高求解速度(Cherevatova et al.,2017).研究还设计了一系列算例来说明俯冲带和海洋上地幔电性结构对该信号的影响,并从统计学角度分析了潮汐运动模型中的正压流量误差对电磁信号的扰动.
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联合反演作为综合地球物理重要的定量解释工具,是当前地球物理研究的热点之一.在以往正则化联合反演研究中,不同地球物理方法间的模型约束采用相同的正则化因子,尽管此方案能够在一定程度上提高了解的稳定性和计算效率,但如果不同方法之间的模型约束泛函值存在数量级的差异,正则化因子就在更大程度上取决于模型约束泛函值较大的地球物理方法,不利于全面发挥各种方法的模型约束作用.鉴于此,本文以大地电磁测深法(MT)和重
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大地电磁测深法(MT)是以天然交变电磁场为场源,研究地下电性结构的地球物理勘探方法.它成本低廉,操作轻便,勘探深度较大,且不受高阻层屏蔽,对地阻敏感等优点,在野外被广泛应用于地震预报、油气勘探、金属矿物探测中.本文设计了均匀半空间和层状半空间下的无地形、地堑地形、地垒地形等条件下二维地质模型,分别对正演合成数据在TE+TM联合模式下进行了二维反演,得到对应的反演剖面,并分析了地形起伏对MT探测结果
本文实现了电导率任意各向异性介质的大地电磁三维自适应矢量有限元正演模拟.地电模型通常由层状背景结构中嵌入一些电导率块,每个块和层的电导率是一个3×3矩阵张量.大地电磁场满足的二阶偏微分方程可以采用自适应有限元方法进行模拟.自适应有限元算法能够模拟复杂地质结构(如地形和倾斜界面等),将模拟区域离散为非结构化四面体网格,采用全局后验误差估计来指导网格细化,从而获得高精度的数值解.采用直接求解器MUMP
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对大地电磁各向异性的研究始于上世纪60年代(OBrien和Morrison,1967),Reddy和Rankin(1975)首次使用有限元法计算了二维各向异性模型的MT响应;但之后较长时间的发展相对缓慢.Pek和Vener(1997)使用有限差分法提出了针对二维任意各向异性模型计算的算法.Li(2002)通过有限元法解决了相同的问题.Martinelli和Osella(1997)使用Rayleig
以各向同性介质为基础的电法勘探理论在很大程度上取得了成功.然而地下介质的电性各向异性是客观存在的,其对地电场分布的影响与各项同性介质不同且这种差异不可忽视,这就导致观测数据解释的很大偏差甚至难于解释.目前在直流电各向异性正反演理论研究方面,主要以二维各向异性问题(Pain等,2003;Yan,2013,2016;Wiese等,2012,2015)为主.本文以张量电阻率为参数的稳定电流场的基本方程出